Messanordnung und Verfahren zur Temperaturmessung sowie

Sensorkabel für eine derartige Messanordnung

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Temperaturmessung mit einem ersten Signalleiter, mit einer Einspeiseeinheit zur Einspeisung eines Messsignals in den Signalleiter sowie mit einer Auswerteeinheit, die zur Ermittlung und Auswertung einer Änderung einer Signallaufzeit des Messsignals infolge einer temperaturbedingten Veränderung einer ersten temperaturabhängigen Dielektrizitätszahl sowie zur Ableitung eines Temperatursignals aus der ermittelten Signallaufzeit ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Temperaturmessung mithilfe einer derartigen Messanordnung sowie ein Sensorkabel und eine Auswerteeinheit für eine derartige Messanordnung.

In der WO 2009/046751 A1 ist ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung entlang eines Leiters beschrieben, bei dem mittels einer Einkopplungseinheit ein Impuls in den Leiter eingekoppelt wird und mittels einer Messeinheit ein vom Impuls verursachter Antwortimpuls gemessen wird, mittels dessen wiederum die Temperaturverteilung bestimmt wird. Dabei ist der Leiter ein elektrischer Leiter und der verursachte Antwortimpuls hängt unter Anderem von lokalen Änderungen der Dielektrizitätskonstante ab.

Aus der DE 10 2006 059 390 A1 ist eine Messanordnung mit Hilfe eines Sensorkabels zu entnehmen. Bei dieser sind zwei parallel geführte Signalleiter vorgesehen, die über die Länge des Sensorkabels an einer Vielzahl von Punkten über eine jeweilige Sensoreinrichtung miteinander verbunden sind. Die einzelnen Sensoreinrichtungen definieren dabei lokale Temperatur-Messpunkte und sind als Wafer mit einer temperaturabhängigen elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet. Die beiden Signalleiter können dabei auch aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen thermoelektrischen Koeffizienten bestehen. Zur Lokalisierung einer lokalen Temperaturerhöhung wird unter anderem ausgenutzt, dass sich durch die lokale Temperaturerhöhung der elektrische Widerstand des speziellen Wafers und damit auch eine Impedanz für ein Messsignal ändern. Infolge der lokalen Impedanzänderung am Wafer wird ein Signalanteil als elektrischer Puls reflektiert. Durch die Signallaufzeit zwischen dem Senden des Pulses und dem Empfangen des reflektierten Anteils lässt sich dann der Wafer mit verändertem Widerstand beziehungsweise veränderter Temperatur lokalisieren.

Das aus der DE 10 2006 059 390 A1 zu entnehmende Sensorkabel ist aufgrund der Vielzahl der erforderlichen einzelnen Wafer vergleichsweise komplex und kostenintensiv.

In der US 4,372,693 eine Vorrichtung zur Detektion von Temperaturabweichungen beschrieben, mit einem ersten Leiter, mit einem zweiten Leiter, der eine Mehrzahl von seriell verschaltete Thermostaten umfasst, und mit einem Dielektrikum, das räumlich zwischen den beiden Leitern angeordnet ist, wobei die beiden Leiter mit dem Dielektrikum eine bestimmte Kapazität aufweisen und an ein Kapazitätsmessgerät anschließbar sind.

Weiterhin ist in der DE 1 038 140 ein elektrisches Kabel beschrieben, mit einer Einrichtung zur Überwachung der Betriebstemperatur, wobei die Kabeladern mit einem elektrischen Meldesystem verbunden sind und eine Isolierung aufweisen, die bei Temperaturänderung ihre elektrischen Eigenschaften ändert. Die Leiter sind mit einer saugfähigen Isolierung versehen und allseitig von einem Tränkmittel umgeben, dessen Dielektrizitätskonstante sich bei einer bestimmten Kabeltemperatur in dem Maße ändert, dass die Änderung zur Anzeige und Einmessung des Ortes der Temperaturänderung im Kabel benutzbar ist.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung zur Temperaturmessung, ein Verfahren zur Temperaturmessung sowie ein Sensorkabel und eine Auswerteeinheit für eine derartige Messanordnung anzugeben, wobei eine zuverlässige Temperaturmessung mithilfe eines einfach ausgestalteten Sensorkabels ermöglicht ist. Desweiteren soll ein Verfahren zum Schutz eines Kabels mit Hilfe der Messanordnung oder des Sensorkabels angegeben werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messanordnung zur Tempe- raturmessung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Temperaturmessung mit Hilfe einer solchen Messanordnung gemäß Anspruch 21 . Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Auswerteeinheit gemäß Anspruch 14 sowie durch ein Sensorkabel gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die jeweils im Zusammenhang mit der Messanordnung, der Auswerteeinheit, dem Sensorkabel und dem Verfahren genannten Vorteile und Ausgestaltungen sinngemäßjeweils auch für die anderen Vorrichtungen und das Verfahren.

Die Messanordnung zur Temperaturmessung umfasst ein Sensorkabel mit einem ersten Signalleiter, in den mit Hilfe einer Einspeisestelle im Betrieb ein Messsignal eingespeist wird. Vorzugsweise sind zwei Signalleiter angeordnet, in die das Messsignal symmetrisch eingespeist wird. Ergänzend umfasst die Messanordnung eine Auswerteeinheit zur Auswertung des eingespeisten Messsignals, nachdem dieses zumindest eine Teilstrecke des Sensorkabels durchlaufen hat. Erfindungsgemäß ist der erste Signalleiter von einer Isolierung als Dielektrikum aus einem ersten Material mit einer ersten temperaturabhängigen Dielektrizitätszahl umgeben und die Auswerteeinheit ist zur Ermittlung und Auswertung einer Änderung einer Signallaufzeit des Messsignals infolge einer temperaturbedingten Veränderung der Dielektrizitätszahl sowie zur Ableitung eines Temperatursignals aus der ermittelten Signallaufzeit ausgebildet.

Mit dieser Messanordnung wird zur Temperaturmessung die Erkenntnis ausgenutzt, dass gewisse Isolatormaterialien eine mit der Temperatur veränderliche Dielektrizitätszahl zeigen. Diese führt dabei zwangsläufig auch zu einer mit der Temperatur variablen Leitungskapazität. Weiterhin geht diese Messanordnung von der Erkenntnis aus, dass die Laufzeit eines Messsignals wesentlich auch durch das Dielektrikum bestimmt wird. Und zwar ist die Laufzeit proportional zum Kehrwert der Wurzel der Dielektrizitätszahl. Mit zunehmender Temperatur erhöht sich die Dielektrizitatszahl und entsprechend verringert sich die Laufzeit des Messsignals.

Dieser Effekt wird nunmehr bei der Messanordnung zur Temperaturmessung ausgenutzt. Es wird dabei aus einer Veränderung der Signallaufzeit gegenüber einer erwarteten Laufzeit oder Referenzlaufzeit auf eine Veränderung der Elektrizitätszahl zurückgeschlossen. Beispielsweise ist eine Referenzlaufzeit für eine gegebene Kabellänge bei Raumtemperatur vorgegeben. Auf eine Temperaturveränderung wird dabei vorzugsweise bereits dann geschlossen, wenn Abweichungen zu der erwarteten Signallaufzeit im Bereich von 150 ps pro 100 m Kabellänge erfasst werden.

Um eine möglichst einfache und zuverlässige Auswertung des Messsignals zu ermöglichen, weist das Sensorkabel den zweiten Signalleiter mit einer Isolierung aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material auf. Dieses zweite Material weist entsprechend auch eine zweite, von der ersten Dielektrizitätszahl verschiedene Dielektrizitätszahl auf. Ergänzend ist die Einspeiseeinheit zur parallelen Einspeisung des Messsignals in die beiden Signalleiter ausgebildet und weiterhin ist die Auswerteeinheit zur Auswertung eines Laufzeitunterschieds des in die beiden Signalleiter eingespeisten Messsignals ausgebildet. Der zweite Signalleiter bildet daher quasi einen Referenzleiter, in dem das Messsignal aufgrund der unterschiedlichen Materialwahl mit einer anderen Signalgeschwindigkeit propagiert. Dies führ bei einer Temperaturänderung zu einer Veränderung des Laufzeitunterschieds zwischen den beiden Signalleitern, welche von der Auswerteeinheit ausgewertet und in ein entsprechendes Temperatursignal umgewandelt wird. Zur Messung des Laufzeitunterschiedes sowie zur Ermittlung der Temperatur hieraus umfasst die die Auswerteeinheit geeigneterweise eine entsprechende Schaltung oder Elektronik. Für die Auswertung und Umwandlung in das Temperatursignal sind dabei in der Auswerteeinheit beispielsweise Kenngrößen für die beiden Signalleiter hinterlegt beziehungsweise durch Algorithmen gebildet. Aus einem gemessenen Laufzeitunterschied wird ein Wert einer Temperaturveränderung oder ein absoluter Temperaturwert abgeleitet. Das Sensorkabel umfasst insbesondere nicht notwendigerweise lediglich die beiden Signalleiter sondern zweckmäßigerweise noch weitere Leiter, Adern oder Leitungen, die allerdings für das angewandte Messprinzip zunächst nicht von Bedeutung sind. Insbesondere bei einer Verwendung des Sensorkabels für zusätzliche Funktionen, sind dann in dieses sinnvollerweise entsprechend weitere Lbertra- gungselemente integriert oder das Sensorkabel ist mit einer Anzahl von weiteren Kabeln zu einem Kabelstrang oder -verbünd zusammengefasst.

Um lediglich an einem bestimmten Ort oder auf einem bestimmten Teilabschnitt entlang des Sensorkabels eine Temperaturmessung durchzuführen, das heißt zur ortsselektiven Temperaturmessung, weist der erste Signalleiter zweckmäßigerweise lediglich abschnittsweise eine Isolierung aus dem ersten Material auf und ansonsten eine Isolierung aus dem zweiten Material. Darunter wird insbesondere auch eine Ausführung derart verstanden, dass das erste Material zunächst abschnittsweise auf den ersten Signalleiter aufgetragen wird und anschließend entlang des gesamten ersten Signalleiters eine Isolierung aus dem zweiten Material aufgebracht wird, das heißt dann auch auf demjenigen Abschnitt, auf dem bereits das erste Material aufgebracht ist. Ein entsprechendes Sensorkabel eignet sich zudem besonders als Temperatursensor, beispielsweise in einem Bordnetz eines Fahrzeuges, als Teil eines Kabelstrangs oder auch an einer bestimmten Komponente des Fahrzeuges.

Alternativ oder zusätzlich weist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sensorkabels ein Kabelmantel desselben oder ein Adermantel einer Ader desselben einen sich längs des Sensorkabels erstreckenden, elektrisch leitenden Abschnitt auf, welcher die erste Signalleitung ist. Beispielsweise wird in einem bevorzugten Verfahren hierzu während der Fertigung des Kabel- oder Adermantels in geeigneter Weise ein elektrisch leitendes Additiv zugeführt, um den elektrisch leitenden Abschnitt als Signalleiter auszubilden. Alternativ wird der Kabelmantel in einem Streifenextrusionsverfahren aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellt. Der übrige Teil des Kabelmantels ist dann aus dem ersten Material gefertigt, welches den Signalleiter entsprechend als Isolierung umgibt. Durch die Ausführung des Temperatursensors als Kabel baut dieser insbesondere quer zur Längsrich- tung besonders gering auf und wird daher bevorzugt an solchen Stellen verwendet und verbaut, an denen lediglich wenig Platz zur Verfügung steht.

Eine vorteilhafte Verwendung findet ein solcher kabelartiger Temperatursensor beispielsweise im Abgassystem, insbesondere im Katalysator eines Fahrzeuges. Die hierbei herkömmlicherweise verwendeten Thermokoppler sind üblicherweise teuer und zudem sind deren Messergebnisse nachteilig vom herrschenden Temperaturgefälle abhängig; diese Nachteile weist der kabelartige Temperatursensor prinzipbedingt nicht auf.

Um eine hohe Sensitivität des Sensorkabels zu gewährleisten, ist das erste Material vorzugsweise derart gewählt, dass sich seine Dielektrizitätszahl pro 10° K Temperaturunterschied um zumindest 1 % und vorzugsweise um zumindest 5% ändert.

Aufgrund der Korrelation mit der Kapazität des Kabels ist die Änderung der

Dielektrizitätszahl proportional zur Kapazitätsänderung. Das erste Material ist daher insgesamt auch derart gewählt, dass sich die Kapazität pro 10° K um zumindest 1 % und vorzugsweise um zumindest 5% ändert. Zur Messung der Kapazität wird das Sensorkabel in ein temperiertes Wasserbad eingelegt. So hat sich bei einer derartigen Kapazitätsmessung beispielsweise für einen Signalleiter mit einer PVC-lsolierung eine Steigerung der Kapazität von nahezu 15% pro 10° K gezeigt. Als erstes Material wird daher vorzugsweise PVC eingesetzt.

Die beiden Signalleiter bilden dabei zweckdienlicherweise ein miteinander verseiltes Leiterpaar, wodurch eine möglichst störungsfreie Signalübertragung aufgrund der Symmetrisierung erreicht ist und zudem auch möglichst gleiche Leiterlängen der einzelnen Signalleiter erzielt sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch die Verseilung die beiden Signalleiter gleichmäßig einer zu messenden Temperatur ausgesetzt sind. Zur weitergehenden Abschirmung ist das Leiterpaar vorzugsweise von einer Schirmlage und anschließend von einem gemeinsamen Kabelmantel umgeben. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Signalleiter gemeinsam mit weiteren Daten- oder Versorgungsleitungen innerhalb eines gemeinsamen Schutz- oder Kabelmantels und gegebenenfalls auch innerhalb einer gemeinsamen Schirmung, vorzugsweise als verseiltes Leiterpaar geführt sind.

Um bereits bei geringen Temperaturunterschieden einen möglichst großen Laufzeitunterschied zwischen den beiden Signalleitern zu erzielen, unterscheiden sich die Temperaturabhängigkeiten der Dielektrizitatszahlen der beiden Materialien dabei vorzugsweise um zumindest den Faktor 2 und insbesondere um zumindest den Faktor 4 oder auch um zumindest den Faktor 10. Hierunter wird verstanden, dass die mittlere prozentuale Änderung der Dielektrizitätszahl des einen Materials im Vergleich zum anderen Material bei einem vorgegebenen Temperaturintervall von beispielsweise 10° K öder auch von 50° K sich um den angegebenen Faktor stärker verändert. Vorzugsweise unterschieden sich die beiden

Dielektrizitätszahlen dabei bereits auch schon bei Raumtemperatur beispielsweise um den Faktor von zumindest 1 ,3 oder 1 ,5, gemessen beispielsweise bei 50Hz. Zweckdienlicherweise wird dabei für das zweite Material ein Material gewählt, dessen Dielektrizitätszahl bevorzugt keine oder kaum eine Temperaturabhängigkeit zeigt. Hierunter wird verstanden, dass sich die Dielektrizitätszahl zumindest im Mittel - beispielsweise über einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 80° C - um weniger als 1 % pro 10° K verändert. Ein Isoliermaterial mit einer geringen Temperaturabhängigkeit seiner Dielektrizitätszahl ist insbesondere

Polypropylen. Untersuchungen der Kapazität, gemessen wiederum in einem Wasserbad, haben gezeigt, dass die Kapazität lediglich etwa um 3,5% im Temperaturbereich zwischen 20° C und 70° C ansteigt, mithin also lediglich eine Veränderung von 0,7% pro 10° K vorliegt. PVC mit einer Veränderung von etwa 15% pro 10° K weist daher eine um etwa den Faktor 20 höhere Temperaturabhängigkeit auf.

Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung umfasst das Sensorkabel weiterhin zumindest einen Widerstandsleiter vorzugsweise aus einer Widerstandslegierung und die Auswerteeinheit ist weiterhin zur Auswertung des Widerstands des Widerstandsleiters sowie zur Ableitung eines zweiten Temperatursignals hieraus ausgebildet. Durch diesen Widerstandsleiter kann die Messgenauigkeit erhöht werden. Unter Widerstandslegierung wird hierbei eine Metalllegierung verstanden, die insbesondere im Vergleich zu einem reinen Kupfer-Leiter einen deutlich höheren elektrischen Widerstand, beispielsweise um zumindest den Faktor 10 oder auch 100 zeigt. Insbesondere wird unter Widerstandslegierung eine Legierung oder ein Widerstandsdraht gemäß der DIN17471 verstanden.

Der elektrische Widerstand des Widerstandsleiters zeigt dabei ebenfalls eine Temperaturabhängigkeit, sodass durch die zusätzliche Integration des Widerstandsleiters ein zweiter, unabhängiger Pfad zur Temperaturmessung im Sensorkabel integriert ist. Ebenso wie bei dem ersten Pfad so sind auch in diesem zweiten Pfad keine diskreten Sensorelemente erforderlich, sondern es wird in einfacher Ausgestaltung eine physikalische Eigenschaft des Signalleiters selbst ausgenutzt. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Temperaturabhängigkeiten, nämlich einmal die Abhängigkeit der Dielektrizitätszahl und zum Anderen die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands der Widerstandslegierung, können somit die beiden erhaltenen Temperatursignale im Sinne einer erhöhten Zuverlässigkeit und einer redundanten Auswertung ausgewertet werden. Ergänzend ergeben sich zudem aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Ursachen - einerseits für die Veränderung der Laufzeit des Messsignals und andererseits für die Veränderung des elektrischen Widerstands - zusätzliche Informationen, die zielgerichtet ausgewertet werden können.

Entsprechend ist die Auswerteeinheit auch zum Vergleich und zur Auswertung der beiden Temperatursignale ausgebildet und entscheidet insbesondere, ob lediglich eine lokale Warmstelle oder eine gleichmäßige Erwärmung des Sensorkabels vorliegt. Aufgrund der unterschiedlichen zu Grunde liegenden Prinzipien der Signalbeeinflussung werden die Signale unterschiedlich verändert. Durch Vergleich der Veränderung kann dann die lokale Heiß- oder Warmstelle (Hotspot) identifiziert werden. Zum Vergleich wird dabei insbesondere ein Algorithmus eingesetzt, der die Signale entsprechend auswertet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zur Auswertung eines transmittierten Signalanteils des Messsignals ausgebildet. Die Einspeiseeinheit und die Auswerteeinheit sind hierbei insbesondere an unterschiedlichen Enden des Sensorkabels angeordnet. Der Vorteil einer solchen Transmissionsmessung besteht insbesondere darin, dass aufgrund der üblicherweise geringen Absorpti- ons- und Reflexionsverluste der transmittierte Signalteil eine im Vergleich dazu hohe Signalstärke aufweist und somit besonders einfach und genau messbar ist. Die Temperaturmessung ist somit besonders robust.

Bei einem geeigneten Verfahren zur Temperaturmessung mit der Messanordnung wird dann eine Transmissionsmessung insbesondere derart durchgeführt, dass das Messsignal an einem Ende des Sensorkabels eingekoppelt wird und am anderen Ende von der Auswerteeinheit empfangen wird, die dazu insbesondere einen entsprechenden Anschluss aufweist. Dabei durchwandert das Messsignal aufgrund der temperaturabhängigen ersten Dielektrizitätszahl die beiden Signalleiter in Abhängigkeit der Temperatur mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten; die resultierende Laufzeitdifferenz bei der Ankunft des beiden Teile des Messsignals wird dann mittels der Auswerteeinheit bestimmt.

Um insbesondere bei einer Transmissionsmessung eine hinsichtlich des Laufzeitunterschieds geeignete zeitliche Auflösung zu gewährleisten und der Laufzeitunterschied entsprechend genau zu bestimmen, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens bei Ankunft des Messsignals an der Auswerteeinheit über einen der beiden Signalleiter ein Impulszähler aktiviert wird, der bei Ankunft des Messsignals über den anderen der beiden Signalleiter deaktiviert wird, und dass zur Bestimmung des Laufzeitunterschieds der Impulszähler ausgewertet wird. Ein solches Impulszählverfahren eignet sich besonders bei einer Anwendung des Verfahrens in einem Bordnetz eines Fahrzeuges, bei dem insbesondere Kabellängen von etwa 1 bis 50 m üblich sind. Diese Kabellängen führen insbesondere zu Zeitunterschieden von etwa 0,8 bis 40 ps, für welche herkömmliche Messverfahren ungeeignet sind.

Beim Impulszählverfahren wird dann bei der ersten Ankunft des Messsignals über einen der beiden Signalleiter der Impulszähler aktiviert. Dieser generiert in gleichen Zeitabständen wiederkehrend Zählpulse, deren Anzahl gezählt und gespeichert wird, bis zur zweiten Ankunft des Messsignals über den anderen Signalleiter. Die zeitliche Auflösung ist hierbei insbesondere durch die Frequenz der Zählpulse bestimmt, die entsprechend hoch gewählt wird, beispielsweise im Bereich von 100 MHz bis 10 GHz und dann einem Zeitabstand von etwa 0,1 bis 10 ps entspricht. Die Auswertung der Anzahl an gezählten Zählpulsen ergibt dann die Zeitdifferenz zwischen den beiden Wegen des Messsignals über die beiden Signalleiter und entsprechend die Temperatur des Sensorkabels aufgrund der temperaturabhängigen ersten Dielektrizitätszahl.

Das Messsignal wird vorzugsweise in Form eines an sich aus dem Fahrzeugbereich bekannten spiegelsymmetrischen Signalpaares übertragen. Mit anderen Worten: der eine der beiden Signalanteile, die in jeweils einen der Signalleiter eingekoppelt werden, ist bezüglich des anderen Signalanteils invertiert. Auf diese Weise wird eine Falschmessung aufgrund von Störungen entlang des Sensorkabels besonders effizient vermieden. Auch die oben beschriebene Auswertung mittels eines Impulszählers ist bei einem solchen Messsignal auf besonders einfache und kostengünstige Weise mittels standardisierter Halbleiterbauelemente möglich. Eine entsprechend ausgebildete Messanordnung ist dann vorteilhaft kostengünstig in der Herstellung und platzsparend in Serienprodukten verbaubar, im Gegensatz zu einem vergleichsweise umfangreichen und kostenintensiven Laboraufbau zur Verwirklichung einer ähnlichen Temperaturmessung mittels Impuls- oder Zeitbereichsreflektometrie (Englisch: time domain reflectometry, kurz TDR). Um insbesondere bei den oben erwähnten kurzen Zeitdifferenzen eine zuverlässige Messung zu erzielen, weist das Messsignal, insbesondere in einer Ausgestaltung als Rechtecksignal, vorteilhaft eine möglichst große Steilheit auf. Ebenfalls geeignet ist jedoch auch ein sinusförmiges Messsignal, welches aufgrund eines besonders schmalen Frequenzspektrums eine besonders geringe Störung anderer Signale sicherstellt.

In zweckdienlicher Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit ergänzend oder auch alternativ zur Auswertung eines reflektierten Signalanteils des Messsignals ausgebildet. Vorzugsweise wird aus der Auswertung des reflektierten Signalanteils auf eine Position einer lokalen Warmstelle rückgeschlossen. Hierzu wird die Laufzeit des reflektierten Signalanteils ausgewertet, welches an einer Reflektionsstelle reflektiert wird, die durch eine lokale Impedanzveränderung infolge einer lokal begrenzten, temperaturbedingten Veränderung der Dielektrizitätszahl hervorgerufen ist.

Dieser Ausgestaltung liegt die Lberlegung zugrunde, dass eine lediglich lokale und damit inhomogene Variation der Dielektrizitätszahl zu einem Impedanzsprung führt, wodurch zumindest ein Anteil des Messsignals an dieser veränderten Impedanz reflektiert und zurückgeworfen wird. Auch hier wird letztendlich eine Änderung der Signallaufzeit eines Teils des Messsignals ausgewertet. Referenz- oder Vergleichswert wäre in dieser Ausführungsvariante eine unendliche Signallaufzeit bei einem fehlenden Impedanzsprung, wenn also kein Signalanteil zurückgeworfen wird. Die Auswerteeinheit misst im normalen Zustand, wenn also keine lokale Warmstelle vorliegt, keinen reflektierten Signalanteil. Anhand der Signallaufzeit wird also die lokale Warmstelle lokalisiert.

Vorzugsweise ist ergänzend auch vorgesehen, über diese Reflexionsmessung auch einen Temperaturwert zu ermitteln. Die Größe der Temperatur lässt sich aus der Höhe der Reflektion bestimmen.

Zweckdienlicherweise wird die Auswertung des reflektierten Signalanteils ergänzend zu der Änderung der normalen Signallaufzeit des unreflektierten Messsignals (also eines nicht reflektierten Anteils) ausgewertet. Durch diese Maßnahme wird eine zusätzliche Information über eine lokale Warmstelle erhalten. Grundsätzlich lässt sich mit dieser Auswertung des reflektierten Signalanteils anders als bei der Messung mit dem Widerstandsleiter die Position der lokalen Warmstelle identifizieren.

Diese reflektorische Messung erfolgt nach dem grundsätzlich bekannten TDR- Prinzip. Vorliegend ist entscheidend, dass eine Variation des Dielektrizitätszahl aufgrund einer lokalen Warmstelle ausgenutzt wird. Für diese reflektorische Messung ist in einfachster Ausgestaltung das Sensorkabel als eine einadrige Leitung mit einem Dielektrikum, also mit einer Isolierung aus einem ersten Material ausgebildet. Bereits eine solche einadrige Leitung definiert daher ein geeignetes Sen- sorkabel für die Messanordnung wahlweise für die reflektorische Messung oder für die Auswertung der Veränderung der Signallaufzeit des ursprünglichen, nicht reflektierten Messsignals. Vorzugsweise dient eine derartige einadrige Leitung in Verbindung mit einer geeigneten Ausgestaltung der Auswerteeinheit sowohl zur reflektorischen Messung als auch zur Auswertung der Signallaufzeit des nichtre- flektierten Anteils des Messsignals.

Ein derartiges Sensorkabel weist dabei vorzugsweise ergänzend zu dem ersten Signalleiter noch eine Rückleitung für den reflektierten Signalanteil auf, welche beispielsweise als Beilaufleiter, -draht oder Litze oder auch als Schirm ausgeführt ist. Das Sensorkabel ist in einer alternativen Ausgestaltung mit zwei ersten Signalleitern mit jeweils identischer Isolierung aus dem gleichen Material ausgebildet, wobei die beiden Signalleiter vorzugsweise nach Art eines twisted pair miteinander verseilt sind. Hierdurch wird der Effekt der Reflektion und damit die Empfindlichkeit der Messanordnung erhöht.

Der besondere Vorteil der Kombination der reflektorischen Messung in Kombination mit der Laufzeitmessung des unreflektierten Messsignals liegt darin, dass basierend auf dem gleichen physikalischen Effekt, nämlich der temperaturabhängigen Veränderung der Dielektrizitätszahl, eine Temperaturmessung und gleichzeitig eine ortsabhängige Auflösung einer lokalen Warmstelle ermöglicht ist.

In einer bevorzugten Variante ist die Messanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz ausgebildet und zumindest einer der beiden Signalleiter des Sensorkabels stellt eine elektrische Verbindung zwischen einer Energiequelle und einem Verbraucher her, zur Lbertragung elektrischer Leistung. Zumindest der eine der beiden Signalleiter erfüllt somit eine Doppelfunktion, indem mittels diesem zum Einen elektrische Leistung zwecks Energieversorgung übertragen wird und zum Anderen das Messsignal zwecks Temperaturbestimmung des Sensorkabels übertragen wird. Auf diese Weise ist es dann möglich, die Temperatur eines Energieversorgungskabels in besonders kompakter Bauweise zu messen. In einer geeigneten Weiterbildung ist das Sensorkabel ein Teilkabel eines zu einem Kabelstrang zusammengefassten Kabelverbundes, so dass mittels des Sensorkabels auch die Temperatur des gesamten Kabelstranges messbar ist, insbesondere ohne einen Temperatursensor mit zugehörigen Leitungen als zusätzliches Element einbauen zu müssen.

Das Sensorkabel verbindet dann vorzugsweise eine im Fahrzeug angeordnete Energiequelle, wie beispielsweise eine Batterie, einen Hochvoltspeicher oder eine Lichtmaschine mit einem Verbraucher, beispielsweise einem Sensor, einer Beleuchtungseinrichtung, einem Leistungsverteiler oder einer elektrischen Antriebsmaschine. Denkbar ist aber zumindest auch, dass das Sensorkabel in einer geeigneten Variante bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug einen Verbraucher oder Energiespeicher des Fahrzeugs mit einer Buchse verbindet, welche an eine bezüglich des Fahrzeugs externe Energiequelle, insbesondere lediglich vorübergehend angeschlossen ist. Beispielsweise ist die externe Energiequelle eine Ladestation und mittels des Sensorkabels ist dann eine Temperaturerhöhung aufgrund eines Ladestroms messbar.

Insbesondere im Fahrzeugbereich wird die mittels des Sensorkabels übertragene elektrische Leistung üblicherweise durch eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung mit lediglich geringer Frequenz, beispielsweise höchstens 60 Hz, realisiert. Das Messsignal ist hingegen zweckmäßiger Weise ein im Vergleich dazu hochfrequentes Signal mit einer Frequenz von beispielsweise wenigstens 1 kHz, wodurch eine Störung der Energieübertragung vermieden wird. Das Messsignal ist dann beispielsweise ein periodisches Rechtecksignal, mit einer der Frequenz entsprechenden Periode und einer geeignet kurzen Dauer, beispielsweise etwa 10 ps. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass die Frequenzspektren des Messsignals und der Energieversorgung nicht oder lediglich in vernachlässigbarer Weise überlappen und sich somit gegenseitig nicht beeinflussen.

Zum reversiblen Trennen der durch das Sensorkabel hergestellten elektrischen Verbindung mittels der Auswerteeinheit, weist die Messanordnung geeigneterweise eine Sicherung auf, die von der Auswerteeinheit in Abhängigkeit der Tempera- turmessung angesteuert wird. Hierdurch ist vorteilhaft ein Sicherungsmechanis- mus für die elektrische Verbindung und insbesondere auch den daran angeschlossenen Verbraucher sowie die Energiequelle realisiert. Bei einer Abweichung der Temperatur von einer bestimmten vorgegebenen Solltemperatur wird dann zweckmäßigerweise die Sicherung ausgelöst und die Verbindung unterbrochen, so dass keine weitere elektrische Leistung übertragen wird und eine Beschädigung des Sensorkabels, möglicherweise umliegender Kabel sowie möglicherweise angeschlossener Komponenten verhindert wird. Die Sicherung ist hierbei vorzugsweise eine kostengünstige Halbleitersicherung in Form einer integrierten Schaltung. Zweckmäßigerweise ist die Sicherung in die Auswerteeinheit integriert, wodurch die Anordnung insgesamt besonders kompakt ist.

Durch die Verwendung eines solchen Sicherungsmechanismus ergibt sich zudem zusätzlich der Vorteil, dass das Sensorkabel hinsichtlich der zu übertragenden elektrischen Leistung mit geringerem Querschnitt herstellbar ist, als sonst aufgrund üblicher Sicherheitszugaben notwendig wäre. Einer zu starken Belastung wird dann nicht durch entsprechende Auslegung des Querschnitts begegnet, sondern durch Unterbrechen der Verbindung im Betrieb. Dadurch lassen sich insbesondere im Fahrzeugbau vorteilhaft sowohl Kosten als auch Gewicht und Bauraum einsparen.

Um insbesondere eine durchgängige Überwachung der Temperatur des Sensorkabels zu realisieren, erfolgt die Temperaturmessung vorzugsweise in Echtzeit, zur Ermittlung einer Momentantemperatur des Sensorkabels. Eine solche Online- Messung ermöglicht eine besonders sichere Temperaturüberwachung im Betrieb mit potentiell wechselnden Umgebungsbedingungen. Dies ist besonders im Fahrzeugbereich von Vorteil, da hier unterschiedlichste Betriebsmodi des Fahrzeugs üblicherweise zu ständig wechselnden Belastungen des Bordnetzes generell führen und der darin integrierten Sensorkabel im Speziellen.

Die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Messanordnung sind insbesondere im Zusammenhang mit einer Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz nicht ausschließlich im alltäglichen Betrieb eines Serienproduktes vorteilhaft, sondern auch bei Prototypen und in der Entwicklungsphase von Vorteil. Durch einen entsprechenden Einsatz der Messanordnung oder des Sensorkabels, insbesondere auch in mehrfacher Ausführung, ist bereits bei der Entwicklung die tatsächliche Belastung des Bordnetzes erfassbar und messbar und eine Optimierung, insbesondere hinsichtlich Kabelführung und Querschnittsauslegung, ist auf einfache Weise aufgrund von realen Temperaturdaten möglich, anstatt auf Simulationen zurückzugreifen und/oder zusätzliche herkömmliche Sensorik mit entsprechendem Aufwand und Bauraumbedarf zu verwenden. Daher werden die Messanordnung und/oder das Sensorkabel vorteilhafterweise zur Unterstützung bei der Auslegung eines Bordnetzes, insbesondere bei einem Fahrzeug verwendet. In einer zweckmäßigen Weiterbildung werden dann die bei einem Prototypen durchgeführten Messungen bei einem Serienprodukt als Referenz- oder Eichmessung verwendet.

Unter der oben beschriebenen vorteilhaften Verwendung der Messanordnung im automotiven Bereich, das heißt insbesondere bei Fahrzeugen wird insbesondere auch verstanden, dass diese entsprechend ebenfalls im industriellen Bereich, beispielsweise bei Fertigungsstraßen, Robotern und ähnlichen Maschinen, generell also bei jeglichen Systemen mit einem insbesondere bordnetzähnlichen Kabelsystem entsprechend vorteilhaft verwendet wird. Besonders bei Fertigungsanlagen und Robotern sind die verwendeten Kabellängen von ähnlicher Größenordnung wie bei Fahrzeugen, so dass sich eine Verwendung in diesen Fällen aufgrund der vereinfachten Anpassung besonders eignet. In einer geeigneten Variante ist die Messanordnung demnach Teil einer Fertigungsmaschine oder einer Fertigungsanlage und dient dort vorteilhafterweise der Temperaturmessung an einem Kabel oder Kabelstrang und insbesondere auch zu dessen Überwachung und Sicherung.

Die Messanordnung und/oder das Sensorkabel eignen sich zudem insbesondere auch zur Verwendung in einem Kabelschutzsystem und bei einem Verfahren zum Schutz eines Kabels mittels eines solchen Kabelschutzsystems. Hierbei wird die Temperatur des Kabels gemessen und bei Erreichen einer vorgegebenen Abschalttemperatur des Kabels eine mittels des Kabels hergestellte elektrische Verbindung unterbrochen. Das Sensorkabel weist zwei Signalleiter auf, die jeweils von einer Isolierung aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen tem- peraturabhängigen Dielektrizitätszahlen umgeben sind. Die beiden Signalleiter sind dabei vorzugsweise miteinander verseilt, insbesondere zu einem Leiterpaar.

Alternativ wird als Sensorkabel ein Koaxialkabel eingesetzt. Bei diesem wird der Außenleiter, also die Schirmung, als zweiter Signalpfad herangezogen. Generell ist bei einem mit einer Abschirmung versehenen Sensorkabel diese zweckmäßigerweise zugleich einer der beiden Signalleiter, wodurch sich für das Sensorkabel eine besonders kompakte Bauform ergibt. Insbesondere im Zusammenhang mit der bereits erwähnte vorteilhaften Verwendung des Sensorkabels als Kabel zur Übertragung elektrischer Leistung, erfüllen dann beide Signalleiter eine Doppelfunktion. Zum Einen wird dann mittels dem einen Signalleiter die Leistung übertragen und der andere Signalleiter dient der Abschirmung, während die gleichen Signalleiter zur Temperaturmessung verwendet werden. In dieser Ausgestaltung ist dann eine Temperaturmessung ohne zusätzlichen Bauraumbedarf entlang des Sensorkabels realisiert; es werden lediglich ohnehin schon vorhandene Komponenten verwendet.

In einer geeigneten Weiterbildung wird insbesondere die Fertigung des Sensorkabels dadurch vereinfacht, dass in dieses einer der beiden Signalleiter als

Beilaufleiter eingezogen ist. Unter Beilaufleiter wird hier insbesondere ein Leiter verstanden, der bei der Fertigung eines Kabels als Schirmung oder Erdung zusätzlich zu den übrigen Leitern des Kabels eingezogen wird und endseitig entsprechend anschließbar ist. Der Beilaufleiter ist beispielsweise als Draht, Litze, Geflecht oder Band ausgebildet und längseinlaufend oder helixförmig eingezogen. Der Beilaufleiter erfüllt dann vorteilhaft eine Doppelfunktion, nämlich zunächst die ursprünglich vorgesehene Funktion als Beilaufleiter, beispielsweise zur Erdung, sowie die zusätzliche Funktion als Signalleiter.

In bevorzugter Weiterbildung ist ergänzend noch ein Widerstandsleiter in das Sensorkabel integriert, bestehend aus einer Widerstandslegierung. Zweckdienlicherweise sind dabei zwei Widerstandsleiter integriert, die zusammen mit den beiden Signalleitern vorzugsweise einen gemeinsamen Verseilverbund bilden und insbesondere nach Art einer Viererverseilung, vorzugsweise nach Art eines Stern- Vierers miteinander verseilt sind. Dabei bilden die beiden Signalleiter ein erstes Leiterpaar und die beiden Widerstandsleiter ein zweites Leiterpaar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen teilweise in stark vereinfachten Darstellungen:

Figur 1 eine grob vereinfachte Darstellung einer Messanordnung,

Figur 2 eine vereinfachte schaltungstechnische Darstellung der Messanordnung,

Figur 3 eine Querschnittsdarstellung eines Sensorkabels,

Figur 4 eine Variante des Sensorkabels,

Figur 5 eine weitere Variante des Sensorkabels,

Figur 6 eine weitere Variante des Sensorkabels, sowie

Figur 7 ein Bordnetz, in das eine Messanordnung integriert ist.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.

Eine in Figur 1 dargestellte Messanordnung 2 zur Temperaturmessung umfasst ein Sensorkabel 4, eine Einspeiseeinheit 6 sowie eine Auswerteeinheit 8, 8'. Die Messanordnung 2 dient allgemein zur Temperaturmessung entweder einer Temperaturveränderung oder auch der Messung einer Absoluttemperatur vorzugsweise lokal aufgelöst im Bereich des Sensorkabels 4. Im Ausführungsbeispiel ist auf Seiten der Einspeiseeinheit 6 ein Teil 8' der Auswerteeinheit 8 dargestellt, welcher zur Erfassung eines reflektierten Signalanteils R ausgebildet ist. Iber die Einspeiseeinheit 6 wird ein Messsignal S in das Sensorkabel 4 eingespeist, welches schließlich nach Durchlaufen des Sensorkabels 4 von der Auswerteeinheit 8 ausgewertet wird.

Bei dem Messsignal S handelt es sich beispielsweise um ein digitales Signal, bei dem in definierten Zeitabschnitten Signalpulse P (vergleiche Figur 2) eingespeist werden.

In Figur 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der das Sensorkabel 4 einen ersten Signalleiter 10a sowie einen zweiten Signalleiter 10b aufweist, die nach Art eines twisted pair zu einem Leiterpaar miteinander verseilt sind und beispielsweise weiterhin von einer Abschirmung und / oder Kabelmantel umgeben sind.

Bei einer alternativen, in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante ist ergänzend zu diesem Leiterpaar 10a, 10b noch ein zweites Leiterpaar mit isolierten Widerstandsleitern 12 im Sensorkabel 4 integriert. Die Widerstandsleiter 12 sowie das Leiterpaar 10a, 10b sind nach Art einer Vierer-Verseilung miteinander verseilt. Die beiden Signalleiter 10a, 10b sowie die beiden weiteren Widerstandsleiter 12 sind dabei jeweils diagonal einander gegenüberliegend nach Art eines Kreuzes angeordnet.

Die Signalleiter 10a, 10b sind vor einem ersten Material 14a beziehungsweise von einem zweiten Material 14b als Isolation oder auch als Dielektrikum umgeben, wobei die beiden Materialien 14a, 14b im Hinblick auf ihre Dielektrizitätszahl verschieden sind. Die Widerstandsleiter 12 sind ebenfalls von einer Isolierung 16 umgeben. Der gesamte Verseilverbund, also die Signalleiter 10a, 10b und der Widerstandsleiter 12 mit den jeweiligen Isolierungen 14a, 14b sowie 16 sind von einer gemeinsamen Abschirmung 18 und einem diese unmittelbar umgebenden Kabelmantel 20 umgeben. Bei der Abschirmung 18 kann es sich um eine mehrlagige Abschirmung 18 handeln, die beispielsweise einen Geflechtschirm sowie weitere Folienschirme aufweist. Bei der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante wird in beide Signalleiter 10a, 10b parallel das Messsignal S eingespeist, welches als Messsignale S1 , S2 in den beiden Signalleitern 10a, 10b propagiert. Diese durchlaufen das Sensorkabel 4, bis sie die Auswerteeinheit 8 erreichen. Diese umfasst beispielsweise einen Komparator 22, mit dessen Hilfe Laufzeitunterschiede At zwischen den beiden Messsignalen S1 , S2 erkannt und zu einem Vergleichssignal V verarbeitet werden. Dieses wird anschließend in hier nicht näher dargestellter Weise in der Auswerteeinheit 8 weiter verarbeitet, um aus dem Vergleichssignal V und dem damit repräsentierten Laufzeitunterschied At ein Temperatursignal T zu generieren, welches beispielsweise als relative Temperaturänderung oder auch als

Absoluttemperatur ausgegeben wird.

Bei Verwendung des in Figur 3 dargestellten Sensorkabels 4 mit den beiden isolierten Widerstandsleitern 12 wird ergänzend auch in diese Widerstandsleiter 12 das Messsignal S über die Einspeiseeinheit 6 eingekoppelt und entsprechend von der Auswerteeinheit 8 ausgewertet. Die entsprechend ausgebildete Auswerteeinheit 8 weist daher zumindest ein und im Falle des Sensorkabels gemäß Figur 3 zwei Signaleingänge für Widerstandsleiter 12 sowie zwei Signaleingänge für die beiden Signalleiter 10a, 10b auf. Lber eine Widerstandsmessung wird der Widerstand des jeweiligen Widerstandsleiters 12 ermittelt und aus diesem ermittelten Widerstandswert wird ebenfalls ein Temperatursignal T abgeleitet.

Schließlich wird von der Auswerteeinheit 8' noch ein weiteres Signal, nämlich der reflektierte Signalanteil R erfasst und ausgewertet. Ein derartiger reflektierter Signalanteil R des Messsignals S tritt im Falle einer lokalen Warmstelle 24 auf, wie sie durch den Pfeil in Figur 1 dargestellt ist. Unter lokaler Warmstelle 24 wird hierbei verstanden, dass an dieser Stelle im Vergleich zu dem restlichen Sensorkabel 4 eine signifikant höhere Temperatur anliegt.

In Figur 4 ist ein Abschnitt einer Variante des Sensorkabels 4 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei der zweite Signalleiter 10b als Litzenleiter ausgeführt ist und von einer Isolierung 16 umgeben ist, die in radialer Richtung in zwei Teilisolierungen 16', 16" unterteilt ist. Der erste Signalleiter 10a ist hier als bandar- tiger Beilaufleiter zwischen den beiden Teilisolierungen 16', 16" angeordnet und längseinlaufend eingezogen. Die beiden Teilisolierungen 16', 16" sind aus den beiden unterschiedlichen Materialien 14a, 14b gefertigt, hier insbesondere derart, dass die innere Teilisolierung 16' aus dem zweiten Material 14b gefertigt ist und die äußere Teilisolierung 16" aus dem ersten Material 14a mit temperaturabhängiger Dielektrizitätszahl.

Figur 5 zeigt einen Abschnitt einer weiteren Variante des Sensorkabels 4, ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht. In dieser Variante ist die Isolierung 16 der ersten Signalleitung 10a lediglich auf einem Abschnitt A aus dem ersten Material 14a gefertigt und ansonsten aus dem zweiten Material 14b, das auch zur Herstellung der Isolierung 16 des zweiten Signalleiters verwendet wurde. Auf diese Weise ist ein lokaler Temperatursensor ausgebildet, der eine ortsselektive Temperaturmessung ermöglicht. Beide Signalleiter 10a, 10b sind hier zudem zusätzlich von einem gemeinsamen Kabelmantel 20 umgeben.

Eine weitere Variante des Sensorkabels 4 ist in Figur 6 im Querschnitt dargestellt. Hierbei umfasst das Sensorkabel 4 eine zentral geführte Leitung 25, mit mehreren Adern 25'. Eine dieser Adern 25' umfasst hier wiederum den zweiten Signalleiter 10b, der von einer Isolierung 16 aus dem zweiten Material 14b gefertigt ist. Die Leitung 25 ist von einem Kabelmantel 20 umgeben, bei dem ein ringsegmentför- miger Abschnitt als elektrisch leitender Abschnitt E ausgeführt ist. In der hier dargestellten Variante wird dazu während der Fertigung des Kabelmantels 20 in geeigneter Weise ein elektrisch leitendes Additiv zugeführt, um den elektrisch leitenden Abschnitt E als ersten Signalleiter 10a auszubilden. Alternativ wird des Außenmantel 20 in einem Streifenextrusionsverfahren hierzu aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellt. Der übrige Teil des Kabelmantels 20 ist dann hier aus dem ersten Material 14a gefertigt, welches den ersten Signalleiter 10a entsprechend als Isolierung 16 umgibt.

Mit der Messanordnung 2 sind insgesamt folgende unterschiedliche Messungen und Auswertungen ermöglicht und werden bevorzugt auch durchgeführt:

a) Messung und Auswertung einer Änderung der Signallaufzeit im ersten Signalleiter 10a in Folge einer Temperaturerhöhung: Der erste Signalleiter 10a ist dabei von dem ersten Material 14a als Dielektrikum umgeben, welches eine starke Temperaturabhängigkeit zeigt. Insbesondere ist das erste Material 14a durch einen PVC-Mantel gebildet. Der zweite Signalleiter 10b, welcher quasi als Referenzleiter ausgebildet ist, ist nicht zwingend erforderlich. Die Änderung der Signallaufzeit kann auch absolut im Vergleich zu einem erwarteten Wert ermittelt werden. Hierzu sind Auswerteeinheit 8 sowie Einspeiseeinheit 6 miteinander im Hinblick auf die Einspeisung des Messsignals S synchronisiert, damit die Auswerteeinheit 8 Unterschiede in der Signallaufzeit im Vergleich zu einer erwarteten Signallaufzeit ermitteln kann.

Ermitteln des Laufzeitunterschiedes At zwischen den Messsignalen S1 , S2 bei Verwendung eines Sensorkabels 4 mit dem ersten Signalleiter 10a und dem zweiten Signalleiter 10b:

Mit diesem Messaufbau gemäß Figur 2 ist eine vereinfachte Messung durch eine Differenzbildung der beiden Signal S1 , S2 ermöglicht, wodurch insgesamt eine verbesserte Zuverlässigkeit und höhere Genauigkeit erreicht wird.

In beiden Fällen a), b) wird aus der veränderten Signallaufzeit auf eine Temperaturveränderung rückgeschlossen. Allerdings ist hierbei nicht eindeutig eine Unterscheidung zwischen einer homogenen Temperaturerhöhung über das gesamte Sensorkabel 4 hinweg und einer lediglich lokalen Warmstelle 24 ermöglicht. Die beiden Varianten a), b) beruhen beide auf einer Veränderung der Dielektrizitätszahl bei einer Temperaturänderung. Erfassung und Auswertung des reflektierten Signalanteils R in Folge einer lokalen Warmstelle 24:

Im Falle einer lokalen Warmstelle 24 führt dies, wie bereits erläutert, zu einer Erhöhung der Impedanz, sodass an dieser Warmstelle 24 ein reflektier- ter Signalanteil R erhalten ist. Dieser wird dabei beispielsweise bei dem Sensorkabel 4 gemäß Figur 3 in die Abschirmung 18 eingekoppelt, welche in diesem Fall daher quasi als Rückleiter herangezogen wird. Die Auswerteeinheit 8' weist hierzu einen weiteren Rückleiter-Anschluss auf, an dem in diesem Fall die Abschirmung 18 angeschlossen ist. Die Auswerteeinheit 8' prüft, ob an diesem Rückleiter-Anschluss ein Signal anliegt und identifiziert dieses dann als reflektierten Signalanteil R. Die Auswerteeinheit 8' ermittelt eine Signallaufzeit, nämlich zwischen Einspeisung des Messsignals S und dem Erfassen des reflektierten Signalanteils R. Aus der Signallaufzeit für das reflektierte Teilsignal R leitet dann die Auswerteeinheit 8' die Position der lokalen Warmstelle 24 ab. Der Teil 8' der Auswerteeinheit 8 muss nicht zwangsweise von der Auswerteeinheit 8 getrennt sein. Einspeiseeinheit 6 sowie Auswerteeinheit 8, 8' können grundsätzlich auch innerhalb eines Gerätes und an einer Stelle positioniert sein. Das Sensorkabel 4 ist beispielsweise in diesem Fall nach Art einer Schleife verlegt. d) Ergänzende Temperaturmessung mit Hilfe des Widerstandsleiters 12:

Das Messsignal S wird ergänzend auch in die Widerstandsleiter 12 eingespeist und die Auswerteeinheit 8 ermittelt den Widerstandswert der Widerstandsleiter 12, welche ebenfalls temperaturabhängig ist.

Durch unterschiedliche Kombinationen dieser verschiedenen Messprinzipien a) bis d) können unterschiedliche Informationen erhalten werden:

Mit den Messprinzipien gemäß a), b) lässt sich auf eine mittlere relative Temperaturänderung oder auch auf eine mittlere Absoluttemperatur des Sensorkabels 4 rückschließen.

Durch das Messprinzip b) lässt sich eine lokale Warmstelle 24 ortsaufgelöst lokalisieren. Durch Kombination der Messprinzipien a) / b) und c) ist eine Temperaturmessung mit gleichzeitiger Ortsauflösung ermöglicht.

Mit dem Messprinzip d) steht ein zweiter unabhängiger Messpfad zur Ermittlung einer gemittelten Temperaturveränderung oder auch einer gemittelten

Absoluttemperatur im Bereich des Sensorkabels zur Verfügung.

Durch Kombination der Prinzipien a) / b) und d) lässt sich ergänzend noch unterscheiden, ob die Temperaturerhöhung lediglich auf eine lokale Warmstelle 24 oder auf ein homogenes Erwärmen des Sensorkabels 4 zurückzuführen ist.

Mit einer Kombination aller drei grundlegenden Messprinzipien a) / b), c) sowie d) lässt sich bestimmen, ob lediglich eine lokale Warmstelle 24 vorhanden ist und zudem lässt sich diese ortsaufgelöst identifizieren.

Insgesamt ist daher durch die hier beschriebene Messanordnung 2 eine kostengünstige und sehr effektive Messanordnung 2 zur Temperaturmessung mit Hilfe eines vergleichsweise einfach ausgestalteten Sensorkabels 4 ermöglicht.

Diese Messanordnung 2 wird gemäß einer ersten Ausführungsvariante dabei zur Temperaturüberwachung von Kabeln eingesetzt. Hierzu wird das Sensorkabel, zumindest die einzelnen isolierten Leiter 10a, 10b und gegebenenfalls die Widerstandsleiter 12 gemeinsam mit weiteren Versorgungsleitungen, Datenleitungen oder auch Fluidleitungen etc. in einem gemeinsamen Schutzmantel integriert. Durch diese Maßnahme kann daher ein Kabel im Hinblick auf eine unzulässige, auch lokale Temperaturbeanspruchung überwacht werden. Weiterhin wird diese Messanordnung 2 bevorzugt auch in der Energietechnik eingesetzt, um beispielsweise Defekte insbesondere bei Hochspannungskabeln zu identifizieren, welche lokal zu einer erhöhten Leitungstemperatur führen. Darüber hinaus wird die Messanordnung allgemein auch in der Prozesstechnik zur Temperaturüberwachung von Maschinen, Komponenten etc. eingesetzt, um beispielsweise auch Temperaturschichtungen zu erkennen und zu messen. Darüber hinaus wird diese Messanordnung 2 bevorzugt auch in der Leiterplattentechnik zur Temperaturüberwachung eingesetzt. Das Sensorkabel 4 zeichnet sich insgesamt dadurch aus, dass über die gesamte Länge ein temperatursensibler Sensor ausgebildet ist und keine separaten Einzelsensoren in das Kabel eingebaut sind.

In Figur 7 ist schematisch ein Ausschnitt aus einem Bordnetz 26 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges gezeigt. In das Bordnetz 26 ist eine Messanordnung 2 integriert, um ein Kabelschutzsystem zu realisieren. Zunächst wird ein Sensorkabel 4 zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Energiequelle 28 zu einem Verbraucher 30 verwendet. Die Übertragung erfolgt insbesondere mittels wenigstens einem der beiden Signalleiter 10a, 10b. In dem hier gezeigten Anwendungsbeispiel ist die Energiequelle 28 ein Hochvoltspeicher des Fahrzeugs, zur Versorgung einer elektrischen Antriebsmaschine; das Fahrzeug ist somit insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Der Verbraucher 30 ist hier ein Leistungsverteiler, welcher die von der Energiequelle bereitgestellte elektrische Leistung auf weitere, nicht näher dargestellte Verbraucher verteilt.

Um die elektrische Verbindung insbesondere vor einer überhitzung zu schützen, umfasst die Messanordnung 2 eine Sicherung 32, mittels welcher die Verbindung unterbrochen werden kann. Eine solche Unterbrechung erfolgt beispielsweise falls ein bestimmter Temperaturanstieg im oder am Sensorkabel 4 gemessen wird. Zur Messung und Überwachung der Temperatur ist die Messanordnung 2 hier zur Temperaturmessung mittels Transmissionsverfahren ausgebildet; die

Einspeiseeinheit 6 und die Auswerteeinheit 8 sind dazu an unterschiedlichen Enden des Sensorkabels 4 angeordnet.

Die Einspeiseeinheit 6 generiert dann das Messsignal S, das mittels der beiden Signalleiter 10, 10b transmittiert wird. Je nach Temperatur entlang des Sensorkabels 4 entsteht bei der Propagation ein Laufzeitunterschied At zwischen den beiden Anteilen, der von der Auswerteeinheit 8 mittels eines Impulszählverfahrens gemessen und zur Ermittlung der Temperatur verwendet wird. Hierzu umfasst die Auswerteeinheit 8 einen entsprechenden Impulszähler 34. überschreitet die Temperatur eine vorgegebene Abschalttemperatur, beispielsweise aufgrund eines besonders hohen Stromes, wird die Sicherung 32 eingeschaltet und die durch das Sensorkabel 4 hergestellte Verbindung unterbrochen, um eine Beschädigung des Sensorkabels 4 sowie insbesondere auch dessen Umgebung durch weitere Erwärmung zu verhindern

Bezugszeichenliste

2 Messanordnung

4 Sensorkabel

6 Einspeiseeinheit

8,8' Auswerteeinheit

10a erster Signalleiter

10b zweiter Signalleiter

12 Widerstandsleiter

14a erstes Material

14b zweites Material

16 Isolierung

16', 16" Teilisolierung

18 Abschirmung

20 Kabelmantel

22 Komparator

24 Warmstelle

25 Leitung

26 Bordnetz

28 Energiequelle

30 Verbraucher

32 Sicherung

34 Impulszähler

A Abschnitt

E elektrisch leitender Abschnitt

S Messsignal

P Puls

At Laufzeitunterschied

V Vergleichssignal

T Temperatursignal

R reflektierter Signalanteil

51 Messsignal im ersten Signalleiter

52 Messsignal im zweiten Signalleiter.